Как узнать, какая часть изображения менее искажена объективом?

Question

Я разрабатываю приложение, которое использует цифровую зеркальную фотокамеру Canon для последовательной съемки объекта с разных точек зрения. Часто объект слишком велик, чтобы поместиться в рамку, поэтому мне приходится делать более одной серии фотографий.

Действительно важно, чтобы фотографии были как можно меньше искажены (фотографии затем объединяются в одну, а результирующее изображение используется в математическом алгоритме). Для этого очень важно знать, какая часть изображения меньше искажена объективом.

Полагаю, прямоугольная часть кадра с наименьшим искажением объектива определяется фокусным расстоянием используемого объектива, но хотелось бы знать, какая именно это часть, или хотя бы как рассчитатьэта часть.

Может ли кто-нибудь помочь мне уточнить это?

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Объект всегда имеет форму цилиндра. Он расположен между двумя валами, которые вращают объект (вращение контролируется программным обеспечением). Итак, цель состоит в том, чтобы получить изображение, которое представляет поверхность этого объекта.

Процесс выглядит следующим образом:

1. Я устанавливаю количество поворотов, которые нужно сделать - назовите его«п». На каждой итерации объект поворачивается на 360 / n градусов, и для каждой итерации делается снимок камеры.
2. После выполнения n поворотов (и снимков), если объект не помещается в кадр камеры, каретка,он удерживает камеру, которая сдвигается в сторону, и повторяет этот процесс для новой части объекта. В противном случае процесс завершается.

Вот пример фотографии для лучшего понимания:

Алгоритм занимает часть изображения,который представляет 360 / n градусную часть поверхности объекта и сохраняет ее. После завершения процесса эти части объединяются в один, и результат выглядит примерно так:

Надеюсь, это немного прояснит процесс.

Answer 1

Кажется, что камера будет находиться в (довольно) фиксированном положении, в то время как фотографируемый предмет всегда будет поверхностью цилиндра. «Искажение» в этом случае вызвано не линзой, а формой цилиндра.

Сканеры решают эту проблему следующим образом: сканирует однопиксельную полосу, которая проходит по длине цилиндра . Для этого потребуется, чтобы двигатель мог вращать цилиндр с шагом, равным ширине одного пикселя. Если это невозможно, вы можете использовать более широкую часть изображения.

Тогда, пока полосы не перекрываются, вы можете просто добавить их для создания окончательного изображения. Для движений камеры из стороны в сторону, просто повторите процесс и добавьте изображения соответствующим образом.

Если вы можете управлять движениями камеры и барабана так, чтобы использовался только один пиксель из каждой фотографии, вы быподражая, как работает барабанный сканер. Предполагается, что при захвате объектива с одного пикселя в центре кадра при использовании надлежащим образом выровненного объектива будет минимально возможное искажение из любой конкретной комбинации объектив-датчик.

Answer 2

Полагаю, прямоугольная часть кадра с наименьшим искажением объектива определяется фокусным расстоянием объектива, которое я использую, но хотелось бы знать, какая именно это часть, или хотя бы как рассчитатьэта часть.

Я думаю, вам действительно нужно начать здесь:

В чем разница между перспективным искажением и искажением с бочкообразным или подушечным валиком?

... потому что есть несколько различных типов искажений, и вам действительно нужно прояснить ситуацию, прежде чем вы сможете что-либо с этим сделать.

Основной ответ: искажение перспективы полностью зависит от расстояния, на котором вы находитесь. объект, и, следовательно, фокусное расстояние является фактором лишь настолько, насколько это влияет на ваше кадрирование. Для этого не существует четкой границы между «смещенными от центра вещами, которые выглядят странно» и тем, что наш мозг воспринимает как нормальное.

Для искажений, которые на самом деле являются дефектом линзы (произносится как «компромисс дизайна»),нет общего ответа, потому что вам нужно будет охарактеризовать каждую линзу (или найти существующий «профиль линзы», который включает эту характеристику). Для зум-объективов это, скорее всего, изменится при изменении фокусного расстояния, но это связано с дизайном механизма увеличения каждого конкретного объектива, не привязанного к фокусному расстоянию .

Объективы фотоаппаратов продаются дляфотография, как правило, предназначена для использования в искусстве, а не в науке. Цель дизайна - создать привлекательный рендеринг. Поэтому они не всегда идеальны, когда используются в качестве измерительных приборов.

Назад в начало: если вам нужно переместить камеру, чтобы она больше вписывалась в кадр, это по сути означает, что вы меняете перспективу. Если ваш предмет не плоский, ну, с этим ничего не поделаешь. Если вы вырезаете части, которые искажены относительно вашего первого выстрела, вы вырезаете информацию, которую вы получили от перемещения. Ваше программное обеспечение может повернуть вещи после факта, чтобы выровнять, но не может восполнить это.

(Единственное решение состоит в том, чтобы взять множество снимков со слегка отличающихся видов, построить из них 3D-модель и затем визуализировать модель, а не работать с необработанными данными с объектива. в конце концов, что делает наш мозг.)

Answer 3

Непонятно, что вы называете «искаженным объективом». Совершенно точная прямолинейная линза будет искажать углы и пропорции при перемещении от центра изображения: это свойство проекции, а не объектива, и, очевидно, нет способа обойти проекцию с учетом вашего приложения.

Современные камеры и объективы сообщают об отклонениях объектива от этого идеала даже со сменными объективами (но, безусловно, так и с камерами с фиксированными объективами), и камера компенсирует это. Чтобы проверить, работает ли это, сделайте несколько фотографий, используя самые широкие настройки объектива, и сравните неоткорректированное (!) Необработанное изображение (для этого может потребоваться отключить геометрическую коррекцию в программном обеспечении для обработки необработанного изображения) с JPEG.

Более дорогие объективы, особенно с умеренным диапазоном увеличения или даже с фиксированным фокусным расстоянием, обычно требуют очень небольшой дополнительной коррекции, но в любом случае вы должны полагаться на то, что результаты будут прямолинейными в разумной степени (если вы не используете преднамеренно не- прямолинейная линза, как у рыбий глаз, конечно).